автореферат диссертации по строительству, 05.23.04, диссертация на тему:Совершенствование системы прогнозирования и оценки загрязненности водных объектов

На правах рукописи

□030В831

ПАЛАГИН Евгений Дмитриевич

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ И ОЦЕНКИ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ

Специальность 05.23.04 - "Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2007

003068311

Работа выполнена на кафедре «Водоснабжение и водоотведение» Самарского государственного архитектурно-строительного университета.

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Кичигин Виктор Иванович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Аюкаев Реват Исхакович (Петрозаводский государственный университет, г. Петрозаводск);

доктор физико-математических наук Веницианов Евгений Викторович (Институт водных проблем РАН, г. Москва).

Ведущая организация:

Тольяттинский Государственный Университет, г. Тольятти.'

Защита состоится 16 мая 2007 г. в 10-30 часов на заседании диссертационного Совета Д 303.004.01 при ОАО «НИИ ВОДГЕО» по адресу: ОАО «НИИ ВОДГЕО», Комсомольский пр., 42, строение 2, г. Москва, Г - 48, ГСП-2,119992.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОАО «НИИ ВОДГЕО».

Автореферат разослан 10 апреля 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, гр- / канд. техн. наук \Аирыг*

Ю.В.Кедров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Сложившаяся в течение последних лет напряженная экологическая ситуация практически во всех регионах России представляет собой серьезную угрозу для состояния здоровья населения. Среди множества аспектов, определяющих состояние поверхностных вод, особое место занимают проблемы их загрязнения поверхностным стоком (ПС). В первую очередь, это связано с тем, что масштабы антропогенного воздействия ПС на водные объекты, по мнению многих ученых, значительно превышают другие источники загрязнения. Большая часть объема годового ПС не удовлетворяет требованиям допустимого сброса. Перегруженность поверхностных водоемов и водотоков загрязнениями убедительно доказывает, что существующая система регулирования антропогенного воздействия на окружающую среду малоэффективна.

Проблема защиты водотоков от поверхностных сточных вод чрезвычайно трудна и решается в значительной степени организационно-техническими мероприятиями. Их осуществление требует времени и вложения значительных денежных и трудовых ресурсов. Вот почему в настоящее время способность дать объективную оценку влиянию поверхностного стока на качество воды водотоков, с тем, чтобы при необходимости осуществить квалифицированные водоохранные мероприятия является актуальной задачей. Достижение положительных результатов в этой задаче возможно только при комплексном подходе к ее решению.

Часть проведенных исследований выполнялась по плану госбюджетных работ Самарского государственного архитектурно-строительного университета в рамках научно-технической программы «Интеграция науки и высшего образования России».

Работа выполнена при финансовой поддержке (в форме гранта) Самарского государственного архитектурно-строительного университета.

Цель и задачи работы. Основной целью является совершенствование методики прогнозирования и оценки качества поверхностных водоисточников, разработка алгоритмов мониторинга и установления ПДС, с учетом ПС, как одного из доминирующих источников загрязнения водных объектов.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие основные задачи:

• классификация поверхностных сточных вод и источников загрязнения;

• анализ влияния учитываемых факторов на расчетные концентрации загрязнений в контрольном створе и совершенствование методики расчета поступления неорганизованного поверхностного стока в водные объекты;

• разработка алгоритмов расчета ПДС сточных вод территориальных систем водо-отведения;

• сравнительный анализ применимости и сопоставимости различных критериев и индексов качества воды;

• создание электронной базы данных загрязненности рек, определение взаимосвязей между качеством воды в различных створах и классификация створов по схожести качественного состава воды и их ранжирование на основе количественной оценки уровня загрязненности;

• выявление зависимости между различными показателями качества воды и определение репрезентативных показателей, для диагностики состояния поверхностных источников.

Методы исследований. Для решения рассматриваемых в работе задач использовались методы теории вероятностей и математической статистики (регрессионный, дисперсионный, кластерный и факторный анализы), планирование эксперимента, математическое моделирование, аналитические методы.

Научная новизна.

• предложена обобщенная классификация поверхностных сточных вод, учитывающая: характер и способ их отведения, тип создаваемого источника загрязнения, способ математического описания и место образования;

• предложен подход, позволяющий увеличить точность расчета смешения неорганизованного ПС;

• количественно оценена значимость всех факторов, учитываемых при расчете концентраций загрязнений в контрольном створе;

• установлена сопоставимость отдельных критериев (индексов) качества воды;

• определены зависимости между различными показателями, характеризующими качество воды поверхностных источников (для условий Самарского региона).

Практическая значимость и внедрение результатов работы.

Результаты работы позволяют оперативно, достоверно, более полно и наглядно оценить картину загрязнения водных объектов и на базе оценок создавать модели управления и регулирования водохозяйственной деятельности. Созданная база данных загрязненности рек, методика комплексной оценки качества воды и влияния на нее поверхностного стока, а также репрезентативный набор показателей приняты и используются территориальным отделом водных ресурсов по Самарской области Нижне-Волжского бассейнового водного управления, а также Фондом социально-экологической реабилитации Самарской области.

Результаты исследований используются в учебном процессе в Самарском государственном архитектурно-строительном университете, Тольяттинском государственном университете и Астраханском инженерно-строительном институте при выполнении курсовых и дипломных проектов, а также на практических занятиях по дисциплинам «Мо-> делирование и оптимизация территориальных систем водоотведения», «Водоотводящие системы промышленных предприятий», «Моделирование технологических процессов очистки воды».

Отдельные разработанные положения включены в учебные пособия: «Водоотводящие системы промышленных предприятий» (2004 г.), «Выбор систем водоотведения на ЭВМ» (2005 г.).

На защиту выносятся:

• классификация ПС и источников загрязнения;

• результаты исследования по моделированию загрязнения водных объектов поверхностным стоком и оценке влияния различных факторов на расчетные концентрации загрязнений в контрольном створе;

• результаты анализа методов комплексной оценки качества природных вод и методика классификации качества воды на классы;

4

• репрезентативный диагностический набор показателей;

• основные результаты и методика оценки качества водотоков Самарской области на основе интегральных показателей загрязненности.

Апробация работы. Основные результаты, полученные при выполнении работы, докладывались и обсуждались на Всероссийской научно-практической конференции «Энерго- и ресурсосбережение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии» (Екатеринбург, 2001 г.), международной научно-практической конференции «Экология и безопасность жизнедеятельности» (Пенза, 2002 г.), 59,60,61 региональных и 62,63 Всероссийских научно-технических конференциях «Актуальные проблемы в строительстве и архитектуре. Образование. Наука. Практика» (Самара, 2002-2006 гг.), II Всероссийской научно-практической конференции «Водохозяйственный комплекс России: состояние, проблемы, перспективы» (Пенза, 2004 г.), 6,8-м международных научно-промышленных форумах «Великие реки '2004, '2006» (Н. Новгород, 2004, 2006 г.), IV международной научно-практической конференции «Природноресурсный потенциал, экология и устойчивое развитие регионов России» (Пенза, 2005 г.), VII международной научно-практической конференции «Города России: проблемы строительства, инженерного обеспечения, благоустройства и экологии» (Пенза, 2005 г.), XI Всероссийском конгрессе «Экология и здоровье населения» (Самара, 2006 г.).

Публикации. Основные результаты и положения диссертации отражены в 31 печатной работе, включая монографию, учебные пособия, статьи и тезисы докладов.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, библиографического списка литературы из 222 наименований и приложений. Работа изложена на 149 страницах машинописного текста, содержит 25 рисунков и 37 таблиц.

Автор приносит глубокую признательность и благодарность д.т.н., профессору Кичигину В.И. за научные консультации и помощь, оказанные при выборе темы диссертации и работе над ней, а также всем сотрудникам кафедры «Водоснабжение и водоотве-дение» СГАСУ и особенно зав. кафедрой, д.т.н., профессору Стрелкову А.К., за неоценимую помощь и поддержку на протяжении всей работы над диссертацией.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении изложена общая характеристика работы, определены цель и задачи исследований, обоснованы актуальность, научная новизна и практическая значимость исследований.

В первой главе приведен обзор литературных источников по проблеме прогнозирования и оценке качества поверхностных водоисточников. Проведен анализ современного состояния водных объектов, источников и причин их загрязнения.

Большая часть объема годового поверхностного стока не удовлетворяет требованиям допустимого сброса. В тоже время водоохранные мероприятия, ориентированные только на очистку ПС городов, не дают радикального улучшения качества воды, так как неконтролируемый сток загрязняющих веществ превышает контролируемый. Здесь необходимо использование бассейнового принципа, с учетом различных категорий поверхностного стока.

Рассмотрены методы моделирования и оптимизации процессов загрязнения водных объектов, а также методы расчета предельно-допустимых сбросов. Методам оценки воздействия на водоемы сточных вод посвящено множество публикаций (М.И. Алексеев, Ю.Б. Безобразов, В.Ф. Горбачев, B.C. Дикаревский, Е.В. Еременко, A.B. Караушев, В.И. Кичигин, Г.Г. Кривошеее, А.М. Курганов, H.H. Михеев, Б.Г. Мишуков, А.Н. Нечаев, А.Ф. Порядин, И.Д. Родзиллер, И.В. Скирдов, В.А. Селезнев, Н.С. Серпокрылов, Л.И. Цветкова, В.Н. Швецов, C.B. Яковлев и др.). Однако, в основном, в них рассматриваются организованные источники загрязнения, и мало уделено внимания неорганизованным.

При сбросе поверхностных сточных вод через системы дождевой канализации для расчета смешения и определения ГЩС можно использовать известные методики. Однако, для учета поверхностного стока поступающего через береговую линию, необходимо дальнейшее совершенствование известных методов, с целью учета существенных особенностей его поступления. Для этого, в первую очередь, необходимо провести анализ влияния учитываемых при расчете факторов, а также разработать алгоритмы определения ПДС, с учетом множества источников поступления загрязнений. Процесс формирования ПС очень сложен и носит вероятностный характер, поэтому, наряду с расчетными методами должны использоваться статистические взаимосвязи, основанные на данных мониторинга.

В настоящее время разработано довольно большое количество методов комплексной оценки качества поверхностных вод. Их анализ показывает, что нужно дальнейшее развитие исследований в этой области, особенно в части согласования различных показателей между собой и с показателями социально-экономической эффективности водоохранных мероприятий. Необходимо установить границы применимости различных показателей, сравнить их информативность.

На основе индексов качества воды, ее подразделяют на классы. При этом, отнесение воды к какому-то классу, по сути, не дает никакой дополнительной информации, так как величину загрязненности показывает сам индекс. Поэтому необходима разработка классификации качества воды, с тем чтобы знание класса (категории) несло в себе больше информации.

Для осуществления этих задач необходимо создать электронную базу данных загрязненности рек. Кроме того, на ее основе необходимо установить статистические взаимосвязи между качеством воды в различных створах, и между различными показателями качества воды, а также выявить репрезентативный набор показателей, для диагностики состояния поверхностных источников.

Сочетание расчетных и статистических методов прогнозирования и оценки качества воды, позволит дать качественно более полную картину состояния водных объектов и определить места и очередность водоохранных мероприятий.

Во второй главе представлены результаты исследований процессов формирования качества воды в водотоках, которые существенным образом зависят от поступающих в них сточных вод, в том числе в виде поверхностного стока с территории населенных мест, удобряемых сельскохозяйственных угодий и животноводческих комплексов.

Для математического моделирования источники поступления поверхностного стока (ПС) в водные объекты можно подразделить на две группы - сосредоточенные и линейные (распределенные).

Сосредоточенные - источники, поступление ПС из которых осуществляется в определенной точке водотока (сброс ПС, после какой-либо очистки или без неё, через сосредоточенные выпуски, каналы; ПС по естественным оврагам и суходолам).

Линейные - источники, поступление ПС из которых по длине участка водотока осуществляется непрерывно (сток дождевых вод с прилегающих берегов бассейна водосбора). Линейные источники ПС, в свою очередь, можно также разделить на две группы - непрерывные и кусочно-непрерывные.

Основной целью данного разделения является то, что при математическом моделировании мощность сосредоточенного источника представляет собой расход ПС, а мощность линейного источника - удельный расход (на единицу длины). При моделировании формирования качества воды на участке водотока с линейными источниками, в непрерывных - мощность задается в виде непрерывной функции, а в кусочно-непрерывных - в виде кусочно-непрерывной функции.

По степени организации отведения, поверхностный сток можно подразделить на две группы — организованный и неорганизованный.

Организованный - способ, подразумевающий отведение ПС по сетям дождевой канализации и сброс через сосредоточенные или рассеивающие выпуски (при осуществлении очистки ПС, данный способ создает источник загрязнения водных объектов относящийся к организованным источникам, а при отсутствии очистки — к переходным источникам) или отведение ПС по естественным оврагам и суходолам (получаемый источник загрязнения относится к естественно организованным). Таким образом, по способу организации отведения, ПС можно также подразделить на две группы - искусственно и естественно организованный.

Неорганизованный - способ, подразумевает непосредственное поступление поверхностных сточных вод в водоем, так называемый склоновый сток. Создаваемый источник загрязнения относится к одноименной группе источников.

Для определения допустимой нагрузки на водоток при сбросе в него сточных вод необходимо знать: а) современное состояние качества его воды; б) установить все возможные источники загрязнения (включая выпуски сточных и неорганизованных поверхностных вод); в) оценить влияние каждого из них на формирование качества воды в водном объекте. Из-за сложности этой проблемы и ее неоднозначности приходится прибегать к моделированию процесса загрязнения водоема и решению ряда оптимизационных задач. Решать подобные задачи необходимо с анализа степени влияния различных факторов на смешение сточных вод с водой водотоков.

В качестве факторов были приняты (таблица 1): коэффициент извилистости реки (<р), скорость течения в реке (V), коэффициент выпуска (£), расстояние до контрольного створа (¿), а также соотношения К\ и К2.

/С,=С/С.=у£« (1) (2)

Здесь СР,С, — соответственно концентрация взвешенных веществ в реке, в выпуске; ЬР,Ь, - соответственно БПК воды в реке, в выпуске; £>р - расход в реке; - расход выпуска.

Расход, концентрация взвешенных веществ и БПК в реке приняты постоянными (/Вр= Юм3/с, Ср= 15 мг/л, Ьр=3 мг/л). Выбор данных показателей загрязненности сточных вод обусловлен тем, что, во-первых, они являются основными при расчете очистных со-

ору жен и й, а во-вторых, расчет по БПК позволяет учесть эффект извлечения неконсервативных веществ.

Таблица 1 - Основные характеристики плана эксперимента

Наименование показателей Характеристика плана эксперимента по факторам

х, х2 X, х4 х5 х6

9 V < L к, С,, мг/л LSl мгСУл Кг q„, ms/c

Основной уровень 2 0,85 2 2,75 3,0 3,0 15 10 1,0

Интервал варьирования 1 0,65 1 2,25 0,9 - - 5 -

Верхний уровень 3 1,5 3 .5 1,9 1,6 7,9 15 0,67

Нижний уровень 1 0,2 1 0,5 0,1 30,0 150 5 2,0

31%

1% 5%

17%

14%

32%

Расчет концентраций в контрольном створе производился при помощи компьютерной программы AQUA. По результатам полного факторного эксперимента (ПФЭ) определены коэффициенты уравнений регрессии.

Было установлено, что максимальное воздействие на расчетные концентрации в контрольном створе оказывает взаимодействие факторов 3 и 5 (коэффициент выпуска £ и соотношение концентраций К{). Оно составляет всего 6,5 % от общей суммы коэффициентов регрессии (без Ьо). Среди одиночных факторов (рисунок 1) наибольшее значение имеют 5 и 6 факторы (соотношение концентраций и соотношение расходов), на их долю приходится примерно по 30 % от суммы коэффициентов одиночных факторов. Они же выделяются и во взаимодействующих факторах (коэффициент b5(). Наименее значимым фактором является коэффициент извилистост и реки (<р) (коэффициент b р оказался незначимым).

Для оценки влияния ПС на качест-

вХ1 «хг а^з см iX5 ихе Рисунок I - Значимость факторов

QP

ВС

Яр с

КС

во воды водотоков, в работе рассмотрена следующая модель (рисунок 2); имеется участок реки ограниченный вход-* ным и контрольным створами. На этом участке, начиная от входного створа (ВС), на протяжении /6 действует линейный источник ПС с удельным расходом дг Расчеты выполнены по методике И,Д. Родзиллера: длину берегового участка 4, на котором ПС поступает в водоем с удельным расходом на единицу длины береговой линии щ разбивали на отдельные отрезки длиной !т. Очевидно,

?у=&в//б. (3)

Тог да расход отрезка берег овой линии будет

Рисунок 2 - Расчетная схема

Этот расход (<?эт) следует привязать к какой-либо точке отрезка, например к его середине, и рассматривать как сосредоточенный сброс через береговой выпуск.

Очевидно, что для небольших рек, где учет поступления загрязненной воды через береговую линию особенно актуален, расход воды по длине реки будет переменной величиной. Поэтому при прогнозировании влияния поступающего поверхностного стока на качество воды такой реки расход воды в ней следует принимать переменным. Для этого надо к какой-то исходной величине расхода реки прибавлять все дискретные расходы ПС, принятые по пути.

Анализ полученных результатов показал, что замена линейного источника несколькими дискретными приводит к завышенным результатам, причем с увеличением числа расчетных отрезков ошибка сначала возрастает, а затем - уменьшается.

Для исключения увеличения ошибки, в работе предложено коэффициент смешения для дискретного выпуска ПС определять по формуле:

1-е-*

где <7У - удельный (единичный) расход ПС на рассматриваемом участке, м3/с; -расход реки, м3/с; е - основание натурального логарифма (2,72); I - расстояние по фарватеру до расчетного створа, м; а - коэффициент, учитывающий гидравлические условия в реке.

Дальнейший расчет ведется как для сосредоточенного берегового выпуска по формулам:

" = (<1о.+>(>)1<1т, (6)

Ск,=Сф1+(С„,-Сф1)/П1. (7)

где Скс, — расчетная концентрация в контрольном створе от воздействия /-го дискретного расхода ПС; Сф, - фоновая концентрация перед /-м выпуском ПС; С„, - концентрация в поверхностном стоке с /— го участка.

Для анализа правомерности предлагаемого подхода было рассчитано несколько вариантов при различном значении /в (рисунок 3).

Расчет коэффициента смешения по удельному расходу ПС дает тем большую ошибку, чем длиннее участок поступления этого расхода и чем короче «сухой» участок. Это вызвано тем, что формула (5) определяет средний коэффициент смешения элементарных расходов ПС при условии изменения коэффициентов на участке по линейной зависимости, что не соответствует действительности. Однако это несоответствие уменьшается с уменьшением длины расчетного участка путем деления его на более мелкие.

Одним из условий оптимизации затрат в водном хозяйстве является применение бассейнового принципа установления ПДС. При этом величины ПДС определяются с учетом предельно допустимых концентраций (ПДК) веществ в местах водопользования, ассимилирующей способности водного объекта и оптимального распределения массы сбрасываемых веществ между водопользователями.

В связи со сложностью реализации расчета ПДС для совокупности предприятий, расположенных в бассейне реки или ее участке, требуется применение ЭВМ и проблемно-ориентированных пакетов прикладных программ.

Расчет №1

Расчет №3

10 SO 100 200 n -*-б

-м ■ ■

Расчет №2

1 2 4 10 50 100 200 400 , —♦—а -в-б

Расчет №4

1 2 4 10 50 100 200 400 1000 2000„

Рисунок 3 - Концентрация в контрольном створе

(а - по формуле И.Д. Родзиллера, б - предлагаемый вариант)

Для решения оптимизационных задач по определению ПДС сточных вод, в случае наличия нескольких выпусков проф. В.И. Кичигиным была предложена специально разработанная методика, позволяющая оценить защитную способность водоема, спрогнозировать его состояние на перспективу, наметить пути оздоровления экологической обстановки'водного района с учетом сложившейся системы водопользования.

'К разработанным им пяти методам определения ПДС (метод равных долей, метод прямой пропорции, метод обратной пропорции, метод произвольного деления, метод перестановки), в работе предложено ввести еще пять:

I. Метод случайного деления. On заключается в том, что каждый выпуск получает случайную долю загрязнений для сброса в водоток. Этот метод обеспечивает боль-1 шую многовариантность расчетов.

Порядок расчета:

а) для каждого выпуска определяется случайное число Х„ для этого используются таблицы случайных чисел или, при программной реализации, генераторы случайных чисел. Здесь необходимо пользоваться рандомизацией.

б) определяется доля каждого выпуска по формуле:

Д^Мдоп,{Х/т (8)'

II. Метод простой группировки. Заключается в том, что все или часть выпусков объединяются в группы по какому-то признаку, после чего рассчитывается доля загрязнений одним из выше приведенных методов не по каждому выпуску, а по группам. Затем доля, полученная каждой группой, делится поровну между всеми выпусками, входящими в группу.

III. Метод группировки. Его особенностью является то, что распределение доли внутри группы осуществляется одним из первых шести методов. Если во всех группах выбрать метод равных долей, то получим предыдущий метод расчета, т.е. этот метод включает в себя и метод простой группировки, однако для программной реализации удобнее эти методы разделять.

IV. Метод приоритета. Этот метод напоминает метод перестановки. Он заключается в том, что на каком-то выпуске «устанавливается» приоритет, т.е. устанавливается ПДС данного выпуска на уровне его фактического сброса, при условии, что он не превышает Мй0„ h Доля каждого неприоритетного выпуска определяется выше изложенными методами, с учетом уменьшения допустимой массы загрязнений за счет приоритетных выпусков.

V. Метод группового приоритета. Его отличие от предыдущего заключается в том, что приоритет «устанавливается» на группе, причем внутри группы долю каждого выпуска можно изменять, используя предыдущие методы, с учетом того, что общая масса загрязнений сбрасываемая группой останется неизменной.

После того, как определили долю каждого выпуска по каждому загрязнению одним из выше приведенных способов (как и при использовании первых пяти методов), следует переходить к определению новых расходов или концентраций выпусков.

В третьей главе проведен анализ методов численной оценки уровня загрязненности природных вод.

С 1998 года в СГАСУ приступили к составлению электронной базы данных загрязненности рек Средневолжского региона. Аппроксимация данных в виде линейных уравнений .у =f(X), где X— годы, позволила проследить динамику изменения качественного состояния водных объектов. Анализ фактических данных говорит о том, что в настоящее время почти по всем основным показателям уровень загрязненности водотоков больше или приближается к ПДК.

Неудовлетворительное качественное состояние большинства рек Самарской области требует срочного выявления существующих локальных зон повышенной загрязненности.

С целью выбора интегрального показателя, который позволил бы однозначно выразить степень качества воды с разнохарактерными загрязнениями, проведен анализ применимости существующих индексов качества воды и коэффициентов загрязненности.

Для пяти створов, характеристика которых представлена (рисунок 5) двумя показателями (фенолами и нефтепродуктами), были определены значения семи индексов (таблица 2).

Анализ полученных результатов показал, что все оценки совпадают, в том смысле, что увеличение загрязненности происходит от первого створа к пятому, за исключением УХЗ, т.к. он характеризует в данном случае изменение концентраций от створа к створу, а не сами значения показателей.

Значение УХЗ*, КИЗ, КЗ, ОПУЗ и УЗ для створа № 3 и № 4, в которых были превышения в 2 ПДК по одному из загрязнений, полностью совпали, а индексы КИКВ и КОСЗ имеют разные значения, что объясняется использованием различных весовых ко-

1 , i 1 1 I WfA 1

• ■ 1 1

Я

g 6075 DOS 0075 в.1 0.125 Нефш^одуст^угй

Рисунок 5 - Положепие створов в признаковом пространстве

эффициентов. По КИКВ створ № 4 более «чистый» чем створ №3, а по КОСЗ наоборот. Эти два индекса можно считать наиболее информативными, однако для их использования необходимо определение и уточнение дополнительных коэффициентов для всех загрязнений.

Таблица 2 - Результаты оценки качества воды

№ створа Значение индекса загрязненности

УХЗ УХЗ* КИКВ КИЗ КЗ КОСЗ" ОПУЗ УЗ

1 1,00 1* 4,07 0,050 1,0 1,79 0,0 0,00

2 3,00 3* 3,67 1,000 1,0 2,83 1,0 0,16

3 1,50 4* 3,24 2,025 1.5 3,05 1,5 0,34

4 3,25 4* 3,32 2,025 1,5 3,87 1,5 0,34

5 4,00 7' 3,06 4,000 2,0 4,59 3,0 0,48

Примечание: УХЗ - уровень химического загрязнения; КИКВ - комплексный индекс качества воды, КИЗ - комбинаторный индекс загрязненности, КЗ - коэффициент загрязненности (ИЗВ), КОСЗ - комплексная оценка степени загрязненности, ОПУЗ - обобщенный показатель уровня загрязнения, УЗ - уровень загрязненности * - в случае принятая в качестве фоновой концентрации одного и того же значения для всех створов ** - значения следует умножить на 10"5

Из остальных показателей следует выделить УЗ. Его шкала обусловлена методикой расчета (значения изменяются от 0 до 1) и имеет- определенный статистический смысл. Значения других показателей ограничены лишь возможным содержанием загрязнений в воде.

Проведенный совместный анализ существующих методов комплексной оценки качества воды показал возможность сопоставимости отдельных показателей. Для перевода в единую шкалу требуется знать только количество ингредиентов загрязнений, учитываемых при их расчете. Для взаимного перевода различных показателей предлагается

использовать формулы:

УХЗ = КЗ-ЛГ-(ЛГ-1) = ОПУЗ + 2-.У=КИЗ-ЛГ+1; (12)

КЗ = (УХЗ+Л-1)/ЛГ=(ОПУЗ + 1)/ЛГ=КИЗ/ЛГ; (13)

ОПУЗ = УХЗ + ^-2 = КЗЛГ-1=КИЗ-1; (14)

КИЗ = УХЗ + (N -1) = КЗ ■ N = ОПУЗ + 1, (15) с учетом следующих ограничений: ,

С,/ЩЩ.! > 1; Сф1 = ПДКц Н, = 1 = const, (16)

где И— количество показателей загрязнения; С,- - концентрация в воде /-го ингредиента; ПДК, - предельно допустимая концентрация 1-го ингредиента; Сф, - фоновая концентрация; Я, - баллы повторяемости превышения ПДК.

Оценка качества воды может даваться вещественным числом или оценочным термином из дискретного набора, но в любом случае она дается посредством объекта из некоторого «класса оценок».

В качестве числовой оценки используются различные индексы загрязненности, которые обычно строятся на основе кратности превышения ПДК. Их значения разбивают на интервалы в соответствии с используемой классификацией качества воды. Определение интервала значений индекса соответствующего определенному классу или категории, как правило, производится на основе метода экспертных оценок, что, в известной' степени, является недостатком, тем более с учетом разнообразия имеющихся классифи-

каций. К тому же, отнесение воды к какому-то классу, по сути, не дает никакой дополнительной информации, так как величину загрязненности показывает сам индекс.

Для того чтобы знание класса несло бы в себе определенную информативность, предлагается производить деление на классы, согласно таблицы 3.

Таблица 3 - Предлагаемые критерии загрязненности вод

Класс качества воды Качество воды Величина индекса загрязненности Емкость класса, %

I Очень чистая менее 1-28 2,5

П Чистая более х-2Б до г-8 13,5

ш Умеренно загрязненная более г-Б до х 32,0

IV Загрязненная более х до г+Б 32,0

V Грязная более г+Б до *+2Б 13,5

VI Очень грязная более г+2Э 2,5

Примечание. Здесь х - среднее арифметическое значение индексов х,; 5- стандартное отклонение.

Таблица составлена, с допущением, что закон распределения соответствует нормальному. Очевидно, что использование данного подхода возможно только при достаточно большом массиве исходных данных (XV > 800-900). Кроме того, необходимо иметь ввиду, что наименование класса в данном случае имеет условный характер. Емкость класса, представляет собой площадь фигуры под кривой распределения вероятностей, ограниченной заданным интервалом. Соответственно, значение индекса загрязненности будет давать информацию о состоянии качества воды относительно ПДК, а класс - характеризовать его относительно других объектов. Следует отметить, что данный подход позволяет провести разбиение на любое количество классов, согласно используемой классификации.

В четвертой главе проведен анализ состояния водотоков Самарской области с использованием интегральных показателей загрязненности. Выявление важнейших различий между изучаемыми участками Саратовского и Куйбышевского водохранилищ, и основных рек их бассейнов на территории Самарской области, выделение групп схожих по качеству воды створов и определение репрезентативных показателей, являющихся индикаторами состояния всей системы сделано на основе экологического мониторинга.

Исследования проводились по 42 створам (рисунок 6) расположенным на территории Самарской области. Учитывался следующий 21 показатель: активная реакция среды (рН), растворенный кислород, перманганатная окисляемость, БПК'¡, взвешенные вещества, сухой остаток, хлориды, сульфаты, азот аммонийный, нитриты, нитраты, фосфаты, жесткость, кальций, магний, железо (III), цинк, медь, нефтепродукты, фосфо-рорганические соединения, сероводород. В решаемой задаче все показатели считались равнозначными.

На первом этапе, качество воды в створах каждой группы было классифицировано по всему исходному набору показателей. Для этого использовался кластерный анализ.

На рисунке 7 представлена иерархическая классификация 42 створов. Наличие структурной организации в анализируемых данных отражает нелинейность зависимости

«дистанция сцепления (Евклидово расстояние) - шаг агломерации» (рисунок 8), которая должна быть монотонной. На уровне Евклидова расстояния около 1.1, монотонность функции резко нарушалась. Эту величину можно считать границей, определяющей минимальное число классов, объекты которых существенно отличаются друг от друга.

Рисунок б — Схема расположения исследуемых створов (1__42)

на территории Самарской области

Было получено шесть классов, которые объединяют следующие створы: 1 класс -1,12,2, 10,3,21,4,16, 8,17, 13, 15, 5,11, 18, 6, 7, 9, 14, 20, 27, 19, 32, 22, 23,26; 2 класс - 28,31, 33,39,40, 41, ,42; 3 класс - 24, 25, 29; 4 класс - 35, 38,36,37; 5 класс - 30 и 6 класс-34.

Анализируя расположение каждого класса (рисунок 6), можно сделать следующие выводы:

• Первый (самый крупный) класс, объединил в себе все створы, находящиеся на Саратовском водохранилище и р. Самара (т.е. на всем протяжении Саратовского водохранилища качественная характеристика воды достаточно постоянна).

• Второй класс объединил в себе исток р. Сок, включая ее приток р. Сургут, а также р. Большой Кинель (качество во-

Рисунок 7 — Иерархическая классификация 42 створов

расстояние 2.4

20 30

Шаг «томеравдт

Рисунок 8 - Функция «дистанция сцепления -шаг агломерации»

ды данных рек можно считать похожим, и в то же время достаточно сильно отличным от первой группы).

• В третью группу вошла р. Кондурча, а также устье р. Самары и район автодорожного моста на р. Самара. Если отличие качественного состава воды в р. Кондурча, например, от первой группы, легко допустить, т.к. р. Кондурча находится в экологически более выгодных условиях и испытывает меньшие антропогенные нагрузки, то отличие воды в створе № 24 и № 25 от первой группы вызывает вопросы. Характеристика этих двух створов полностью совпадает, а ее отличие от первой группы требует детального анализа сбросов сточных вод на участке от створа № 21 до створа № 25. Здесь можно предположить влияние затона, который находится непосредственно перед створом № 25.

• Формирование качества воды в реке Чапаевка (четвертый класс) отличается от условий формирования р. Сок и р. Б. Кинель, а также от Саратовского водохранилища и р. Самара.

• В пятый класс попал только один створ на р. Сок, а в шестой - на р. Чапаевка. На участках до и после этих створов необходимо выявить и проанализировать все источники загрязнения. Особенно это касается створа № 34 на р. Чапаевка, т. к. вода в створе ниже по течению относится к тому же классу, что и вода выше по течению.

Оценка общего уровня загрязненности рассматриваемых створов и их ранжирование производилось на основе интегрального показателя - «уровень загрязненности» (с1).

На рисунке 9 представлена классификация 42 створов, которая дает наглядное представление об уровне загрязненности речной воды и позволяет выбирать участки, требующие проведения водоохранных мероприятий в первую очередь. Самый высокий уровень загрязненности наблюдался на р. Чапаевка около г. Чапаевска, причем он превышает максимально возможный (обеспеченностью 95 %).

1Я 0,0 0.6

04

п

34 10 1 2 5 Э 12 6 14 7 15 1В 9 17 16 8 13 4 19 32 11 36 30 21 24 25 39 28 29 33 22 35 27 20 23 26 37 42 40 41 31 38

Рисунок 9 - Ранжирование 42 створов бассейна Волги и наиболее крупных притоков на территории Самарской области по уровню загрязненности

Для определения репрезентативных показателей использовались методы факторного анализа. Основная линейная модель факторного анализа имеет вид:

(г=1,2,...,Л0, (17)

>1

где FJ - латентные общие факторы; щ - факторные нагрузки; и, — остаточные специфические факторы, которые определяют ту часть каждого из исследуемых показателей,

которая не может быть объяснена общими факторами, а также включают в себя ошибки измерения показателей; р - количество латентных факторов; N— количество показателей.

Для 42 створов было получено семь обобщенных интегральных, непосредственно не измеряемых показателей. При проведении факторного анализа, оценивание факторных нагрузок производилось центроидным методом с последующим вращением осей. В итоге, была получена матрица факторных нагрузок размером 21x7.

Анализ матрицы факторных нагрузок показал, что из выявленных семи латентных типообразующих факторов, следует исключить: фосфорорганические соединения, фосфаты, перманганатную окисляемость, БПК5 и нитраты, так как часть из них недостаточно полно отражены полученными факторами, а часть — не имеют с ними хорошо выраженной связи. Оставшиеся 16 показателей объединили в себе семь факторов следующим образом: первый - жесткость, сухой остаток, кальций, магний, сульфаты и хлориды; второй

- взвешенные вещества и аммонийный азот; третий - нефтепродукты и активную реакцию среды (рН); четвертый - железо; пятый - нитриты и растворенный кислород; шестой

— цинк и медь; седьмой — сероводород.

Для анализа полученного разбиения, была произведена группировка показателей с помощью кластерного анализа. Для этого, на основе корреляционной матрицы, были рассчитаны элементы матрицы попарных взаимных расстояний между показателями, по формуле:

= (r,S=l,...,n). (18)

где lrs - расстояние между показателями г и S; rrS - коэффициент корреляции между показателями г и S; п — количество показателей.

В результате группировки была получена иерархическая классификация 21 показателя качества речной воды (рисунок 10). Кластерный анализ подтвердил результаты, полученные при проведении факторного анализа. Результаты группировки показателей и тем и другим методом практически полностью совпали.

Таким образом, выявлен диагностический набор, который выглядит следующим образом: жесткость, взвешенные вещества, нефтепродукты, нитриты, цинк, железо (III), сероводород, нитраты, фосфорорганические соединения, пермстганатная окисляемость, фосфаты, БПК3.

В пятой главе представлена экономическая эффективность регулирования и оценки качества водных ресурсов. Рассмотрена величина платы за водные ресурсы с учетом их качества. Отмечено, что для расчета платы лучше использовать индексы имеющие ограниченную шкалу (например: КИКВ, УЗ).

Расчет платы за воду с учетом качества предлагается производить по следующей формуле:

Рисунок 10-Иерархическая классификация 21 показателя

Примечание. Номера показателей соответствуют порядку их упоминания.

П^С^НМ-Щ/М), 16

где Пк - величина платы за водные ресурсы с учетом качества; С^ - себестоимость водных ресурсов; М- величина принятого для расчета индекса загрязненности, которая соответствует максимально возможной (при ограниченной шкале) или для чрезвычайно грязного источника, либо' общее количество классов; Л - значение индекса, либо класс источника, плата для которого определяется.

Определена экономическая эффективность использования предлагаемой методики репрезентативных диагностических показателей. Ожидаемый экономический эффект от сокращения перечня определяемых показателей составляет 1583,98 руб., при единичном определении в одном створе, или 798325,92 руб./год.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

Проведенные исследования позволяют сформулировать следующие основные научные и практические результаты работы:

1. Разработана обобщенная классификация поверхностного стока и источников загрязнения водных объектов.

2. На основе проведенного исследования установлено, что максимальное воздействие на расчетные концентрации оказывает взаимодействие факторов ^ и К\ (коэффициента выпуска и соотношения концентраций загрязнений в речной и сточной водах), кроме этого весомое значение имеет соотношение расходов (Кз). Наименее значимым фактором является коэффициент извилистости реки (р).

3. Предложено, коэффициент смешения для неорганизованного поверхностного стока, определять по формуле И.Д. Родзиллера, в которую вместо расхода сточных вод со всего расчетного участка необходимо подставить единичный расход ПС. Доказано, что предлагаемый подход позволяет увеличивать точность расчета путем деления расчетного участка на более мелкие

4. Предложены пять новых расчетных методов по определению ПДС сточных вод, в случае наличия множества выпусков: метод случайного деления, метод простой группировки, метод группировки, метод приоритета и метод группового приоритета;

5. Создана электронная база данных загрязненности рек Самарской области, основанная на результатах наблюдений за физико-химическим составом этих водотоков начиная с 1984 года. Определены линейные функции аппроксимации годовых концентраций загрязнений, позволяющие проследить динамику загрязненности и сделать прогноз на ближайшее время. - ...

6. На основе анализа методов комплексной оценки качества воды водотоков уста- -новлено, что для получения наиболее детализированной картины загрязненности различных створов следует использовать показатель КИКВ или КОСЗ; для предварительной оценки лучше использовать индексы УХЗ*, КИЗ, КЗ или ОПУЗ; для оценки и сравнения изменения загрязненности на различных участках водотока нужно использовать критерий УХЗ; при сравнительной оценке качества воды в рамках одного водотока или региона, наиболее предпочтительным показателем является УЗ. При оценке качества воды с использованием обобщенного показателя, основанного на функции желательности, рекомендовано использовать функцию экстремальных минимальных значений. Установлена возможность сопоставимости отдельных комплексных показателей (индексов), для чего предложены формулы перевода.

7. Предложена классификация качества воды, основанная на методах математической статистики и обладающая большей информативностью, по сравнению с существующими.

8. Проведен анализ состояния водотоков Самарской области с использованием интегральных показателей загрязненности. Создана иерархическая классификация 42 створов бассейна р. Волги, определены группы створов, имеющие схожий, качественный состав воды. Проведена количественная оценка и ранжирование по уровню загрязненности изучаемых створов.

9. Построена иерархическая классификации 21 физико-химического показателя, установлена степень их коррелированносги. Определен репрезентативный диагностический набор показателей: жесткость, взвешенные вещества, нефтепродукты, нитриты, нитраты, фосфаты, железо, сероводород, фосфорорганические соединения, перманга-натная окисляемость, БПК5, цинк. Полученный перечень показателей может использоваться для диагностики состояния водных объектов

10. Определена величина платы за водные ресурсы с учетом их качества. Для расчета платы следует использовать индексы имеющие ограниченную шкалу.

11. Ожидаемый экономический эффект от использования предлагаемой методики репрезентативных диагностических показателей составляет 798326 руб/год.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Палагин Е.Д. Влияние поверхностного стока на качество речной воды / В.И. Кичи-гин, Е.Д. Палагин, Б.А. Шляков // Энерго и ресурсосбережение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии: сб. материалов Всероссийской науч.-практич. конференции. -Екатеринбург, УГТУ-УПИ, 2001. -С. 156-158.

2. Палагин Е.Д. Анализ динамики загрязненности водотоков Самарской области /

B.И. Кичигин, Е.Д. Палагин // Актуальные проблемы в строительстве и архитектуре. Образование. Наука. Практика. Материалы 59-й региональной науч.-техн. конференции. Часть II. Самара: СамГАСА, 2002. - С. 480-483.

3. Палагин ЕД. Оценка влияния поверхностного стока на прогноз качества воды водотоков / В.И. Кичигин, Е.Д. Палагин, Б.А. Шляков // Там же. - С. 486-489.

4. Палагин ЕД. Исследование степени влияния различных факторов на расчетные концентрации загрязнений в контрольном створе / В.И. Кичигин, Е.Д. Палагин // Актуальные проблемы в строительстве и архитектуре. Образование. Наука. Практика. Материалы 60-й юбилейной региональной науч.-техн. конференции. Часть И. Самара: СамГАСА, 2003.-С. 111-114.

5. Палагин ЕД. Исследование качества воды водотоков на основе латентных общих факторов с определением диагностического набора показателей / В.И. Кичигин, Е.Д. Палагин // Актуальные проблемы в строительстве и архитектуре. Образование. Наука. Практика. Материалы 61-й региональной науч.-техн. конференции. Часть П. Самара: СамГАСА, 2004. - С. 125-129.

6. Палагин ЕД. Исследование состояния водотоков Самарской области на основе обобщенного показателя загрязненности / В.И. Кичигин, Е.Д. Палагин // Там же. -

C. 130-133.

7. Палагин ЕД. Расчет величин ПДС сточных вод на ЭВМ / В.И. Кичигин, ЕД. Палагин // Там же. - С. 134-136

8. Палагин ЕД. Обобщенная классификация источников загрязнения водных объектов поверхностным стоком / В.И. Кичигин, ЕД. Палагин, А.В. Цыпин // Там же. - С. 137140.

9. Палагин Е.Д. Исследование состояния водотоков Самарской и Ульяновской областей с использованием интегральных показателей загрязненности / В.И. Кичигин, Е.Д. Палагин // Международный научно-промышленный форум «Великие Реки - 2004». Генеральные доклады, тезисы докладов. - Н. Новгород: ННГАСУ, 2004. - С. 209-216.

10. Палагин ЕД. Анализ состояния и классификация водотоков Ульяновской области по уровню загрязненности / В.И. Кичигин, Е.Д. Палагин // Водохозяйственный комплекс России: состояние, проблемы, перспективы: сб. материалов П Всероссийской науч.-практич. конференции. - Пенза: МНИЦ, 2004. - С. 52-54.

11. Палагин Е.Д. Учет линейного источника поверхностного стока при прогнозе качества воды водотоков / В.И. Кичигин, Е.Д. Палагин // Там же. - С. 54-57.

12. Палагин ЕД. Принципы выбора систем водоотведения в условиях неопределенности / В.И. Кичигин, Е.Д. Палагин // Водоотводящие системы промышленных 1федприятий: Учебно-справочное пособие. Самарский гос. арх.-строит. ун-т. Самара, 2004. - 504 с. (С. 30-37).

13. Палагин Е.Д. Оценка качества поверхностных вод региона / В.И. Кичигин, Е.Д. Палагин // Природноресурсный потенциал, экология и устойчивое развитие регионов России: сб. материалов IV Между нар. науч.-пракгач. конференции. - Пенза: РИО ПГСХА, 2005.-С. 89-91.

14. Палагин ЕД. Численные оценки уровня загрязненности природных вод / В.И. Кичигин, Е.Д. Палагин, Ю.П. Пономарева // Актуальные проблемы в строительстве и архитектуре. Образование. Наука. Практика. Материалы 62-й Всероссийской науч.-техн. конференции. Часть П. Самара: СГАСУ, 2005. - С. 233-235.

15. Палагин Е.Д. Сравнительный анализ возможности применения различных критериев качества воды / В.И. Кичигин, Е.Д. Палагин, Ю.П. Пономарева // Там же. - С. 236-239.

16. Палагин ЕД. К вопросу о согласовании различных показателей степени загрязненности природных вод / В.И. Кичигин, Е.Д. Палагин, Ю.П. Пономарева // Там же. -С. 240-241.

17. Палагин ЕД. К вопросу о моделировании процессов формирования качества воды на участке водотока, принимающего поверхностный сток / В.И. Кичигин, Е.Д. Палагин // Там же.-С. 246-248.

18. Палагин ЕД. Репрезентативные показатели в системе диагностики и мониторинга поверхностных вод / В.И. Кичигин, Е.Д. Палагин // Города России: проблемы строительства, инженерного обеспечения, благоустройства и экологии: сб. материалов VII Между-нар. науч.-практич. конференции. - Пенза: РИО ПГСХА, 2005. - С. 102-105.

19. Палагин ЕД. Комплексная оценка качества природных вод / В.И. Кичигин, Е.Д. Палагин // Водоснабжение и санитарная техника. 2005. № 7. - С. 11-15.

20. Палагин ЕД. Использование интегральных показателей загрязненности для анализа состояния водотоков (на примере Самарской области) / В.И. Кичигин, Е.Д. Палагин // Водоснабжение и санитарная техника. 2005. № 7. - С. 25-29.

21. Палагин ЕД. Моделирование загрязнения водотоков поверхностным стоком / В.И. Кичигин, Е.Д. Палагин. - Самара: Самарский гос. арх.-строит. ун-т, 2005. - 270 с.

22. Палагин ЕД. Влияние методов расчета на точность определения степени загрязненности водотоков поверхностным стоком / В.И. Кичигин, Е.Д. Палагин // Совершенство-

V

ванне систем водоснабжения и водоотведения по очистке природных и сточных вод: Межвузовский сборник научных трудов. Самара: СГАСУ, 2005. - 356 с. (С. 160-166).

23. Палагин ЕД. К вопросу о классификации качества воды / В.И. Кичигин, Е.Д. Пала-гин // Там же. - С. 166-168.

24. Палагин ЕД. Выбор систем водоотведения на ЭВМ: Учебное пособие / В.И. Кичигин, Е.Д. Палагин. - Самара: Самарск. гос. арх.-строит. ун-т, 2005. - 241 с.

25. Палагин Е.Д. К методике определения агрегированного индекса загрязненности / В.И. Кичигин, Е.Д. Палагин, Ю.П. Пономарева // Актуальные проблемы в строительстве и архитектуре. Образование. Наука. Практика. Материалы 63-й Всероссийской науч.-техн. конференции. Часть П. Самара: СГАСУ, 2006. - С. 313-314.

26. Палагин ЕД. К вопросу эколого-санитарной классификации качества поверхностных вод / В.И. Кичигин, Е.Д. Палагин, Ю.П. Пономарева // Там же. - С. 314-316.

27. Палагин ЕД. Сравнительный анализ применения различных функций желательности для вычисления индексов загрязнения природных вод / В.И. Кичигин, Ю.П. Пономарева, Е.Д. Палагин // Там же. - С. 317-318.

28. Палагин ЕД. Экологический мониторинг качества воды и оценка антропогенной нагрузки на водотоки Самарской области / В.И. Кичигин, Е.Д. Палагин // Международный научно-промышленный форум «Великие Реки - 2006». Генеральные доклады, тезисы докладов. - Н. Новгород: ННГАСУ, 2006.

29. Палагин ЕД. Качество природной среды и состояние природных ресурсов Самарской области / В.И. Кичигин, Е.Д. Палагин, Ю.П. Пономарева // Проблемы выживания человека в техногенной среде современных городов. Труды XI Всероссийского конгресса «Экология и здоровье населения». Самара: Самарский областной Дом науки и техники, 2006.-С. 115-116.

30. Палагин ЕД. Природопользование и воздействие отраслей экономики на окружающую среду / В.И. Кичигин, ЕД. Палагин, Ю.П. Пономарева // Там же. - С. 116-117.

31. Палагин ЕД. Влияние экологических факторов среды обитания на здоровье населения / В.И. Кичигин, ЕД Палагин, Ю.П. Пономарева // Там же. - С. 113-114.

Совершенствование системы прогнозирования и оценки загрязненности водных объектов

Палагин Евгений Дмитриевич

05.23.04- Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных объектов

Автореферат

Подписано в печать 08.04.2007 Заказ №1245. Тираж 100 экз. Объем 1,0 п.л. Формат 60x84/16 Бумага офсетная. Печать оперативная.

Отпечатано в типографии ООО «СЦП-М» г. Самара, ул. Галактионовская,79 тел. 8-917-140-81-12

ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 СУЩЕСТВУЮЩАЯ СИСТЕМА ПРОГНОЗИРОВАНИЯ И

ОЦЕНКИ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ.

1.1 Водные ресурсы и их качество.

1.1.1 Современное экологическое состояние водных объектов.

1.1.2 Основные источники и причины загрязнения.

1.2 Методы моделирования и оптимизации процессов загрязнения.

1.2.1 Моделирование воздействия на водоем сточных вод.

1.2.2 Смешение поверхностных сточных вод с водой водотоков.

1.2.3 Нормирование условий отведения сточных вод в поверхностные водные объекты.

1.2.4 Методы расчета предельно-допустимых сбросов.

1.2.5 Прогнозирование состояния водных объектов с учетом водоохранных мероприятий.

1.3 Методы численной оценки уровня загрязненности природных вод.

1.3.1 Индексы загрязненности и критерии качества вод.

1.3.2 Эколого-санитарная классификация качества поверхностных вод.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ.

ГЛАВА 2 ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И РЕГУЛИРОВАНИЕ

ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОДОТОКОВ.

2.1 Общая характеристика поверхностных сточных вод.

2.1.1 Качественная характеристика поверхностных сточных вод.

2.1.2 Классификация поверхностного стока и источников загрязнения.

2.2 Исследование степени влияния различных факторов на расчетные концентрации загрязнений.

2.3 Моделирование формирования качества воды водотоков под воздействием поверхностного стока.

2.4 Алгоритмы решения задач по определению ПДС на ЭВМ.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ.

ГЛАВА 3 АНАЛИЗ МЕТОДОВ ЧИСЛЕННОЙ ОЦЕНКИ

УРОВНЯ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ ПРИРОДНЫХ ВОД.

3.1 Динамики загрязненности водотоков.

3.2 Сравнительный анализ возможности применения различных критериев и индексов качества воды.

3.3 Согласование различных показателей степени загрязненности природных вод.

3.4 Анализ применения различных функций желательности для вычисления индексов загрязнения природных вод.

3.5 Классификация качества воды по классам.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ.

ГЛАВА 4 ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТОЯНИЯ ВОДОТОКОВ

С ПОМОЩЬЮ ИНТЕГРАЛЬНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ (НА ПРИМЕРЕ

САМАРСКОЙ ОБЛАСТИ).

4.1 Комплексная оценка качества природных вод на территории Самарской области.

4.2 Построение обобщенных интегральных показателей качества воды.

4.3 Определение репрезентативных показателей.

4.4 Исследование качества речной воды на основе общих факторов.

4.5 Исследование состояния водотоков на основе обобщенного показателя загрязненности.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ.

ГЛАВА 5 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

РЕГУЛИРОВАНИЯ И ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА

ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ.

5.1 Экономическая оценка качества водных ресурсов.

5.2 Оценка экономической эффективности водоохранных затрат.

5.3 Прогнозирование экономического ущерба.

5.4 Экономическая эффективность использования диагностических показателей качества воды.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ.

Актуальность работы. Сложившаяся в течение последних лет напряженная экологическая ситуация практически во всех регионах России представляет собой серьезную угрозу для состояния здоровья населения. Среди множества аспектов, определяющих состояние поверхностных вод, особое место занимают проблемы их загрязнения поверхностным стоком (ПС). В первую очередь, это связано с тем, что масштабы антропогенного воздействия ПС на водные объекты, по мнению многих ученых, значительно превышают другие источники загрязнения. Большая часть объема годового ПС не удовлетворяет требованиям допустимого сброса. Перегруженность поверхностных водоемов и водотоков загрязнениями убедительно доказывает, что существующая система регулирования антропогенного воздействия на окружающую среду малоэффективна.

Проблема защиты водотоков от поверхностных сточных вод чрезвычайно трудна и решается в значительной степени организационно-техническими мероприятиями. Их осуществление требует времени и вложения значительных денежных и трудовых ресурсов. Вот почему в настоящее время способность дать объективную оценку влиянию поверхностного стока на качество воды водотоков, с тем, чтобы при необходимости осуществить квалифицированные водоохранные мероприятия является актуальной задачей. Достижение положительных результатов в этой задаче возможно только при комплексном подходе к ее решению.

Часть проведенных исследований выполнялась по плану госбюджетных работ Самарского государственного архитектурно-строительного университета в рамках научно-технической программы «Интеграция науки и высшего образования России».

Работа выполнена при финансовой поддержке (в форме гранта) Самарского государственного архитектурно-строительного университета.

Цель и задачи работы. Основной целью является совершенствование методики прогнозирования и оценки качества поверхностных водоисточников, разработка алгоритмов мониторинга и установления ПДС, с учетом ПС, как одного из доминирующих источников загрязнения водных объектов.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие основные задачи:

• классификация поверхностных сточных вод и источников загрязнения;

• анализ влияния учитываемых факторов на расчетные концентрации загрязнений в контрольном створе и совершенствование методики расчета поступления неорганизованного поверхностного стока в водные объекты;

• разработка алгоритмов расчета ПДС сточных вод территориальных систем водоотведения;

• сравнительный анализ применимости и сопоставимости различных критериев и индексов качества воды;

• создание электронной базы данных загрязненности рек, определение взаимосвязей между качеством воды в различных створах и классификация створов по схожести качественного состава воды и их ранжирование на основе количественной оценки уровня загрязненности;

• выявление зависимости между различными показателями качества воды и определение репрезентативных показателей, для диагностики состояния поверхностных источников;

Методы исследований. Для решения рассматриваемых в работе задач использовались методы теории вероятностей и математической статистики (регрессионный, дисперсионный, кластерный и факторный анализы), планирование эксперимента, математическое моделирование, аналитические методы.

Научная новизна.

• предложена обобщенная классификация поверхностных сточных вод, учитывающая: характер и способ их отведения, тип создаваемого источника загрязнения, способ математического описания и место образования;

• предложен подход, позволяющий увеличить точность расчета смешения неорганизованного ПС;

• количественно оценена значимость всех факторов, учитываемых при расчете концентраций загрязнений в контрольном створе;

• установлена сопоставимость отдельных критериев (индексов) качества воды;

• определены зависимости между различными показателями, характеризующими качество воды поверхностных источников (для условий Самарского региона).

Практическая значимость и внедрение результатов работы.

Результаты работы позволяют оперативно, достоверно, более полно и наглядно оценить картину загрязнения водных объектов и на базе оценок создавать модели управления и регулирования водохозяйственной деятельности. Созданная база данных загрязненности рек, методика комплексной оценки качества воды и влияния на нее поверхностного стока, а также репрезентативный набор показателей приняты и используются территориальным отделом водных ресурсов по Самарской области Нижне-Волжского бассейнового водного управления, а также Фондом социально-экологической реабилитации Самарской области.

Результаты исследований используются в учебном процессе в Самарском государственном архитектурно-строительном университете, Тольяттин-ском государственном университете и Астраханском инженерно-строительном институте при выполнении курсовых и дипломных проектов, а также на практических занятиях по дисциплинам «Моделирование и оптимизация территориальных систем водоотведения», «Водоотводящие системы промышленных предприятий», «Моделирование технологических процессов очистки воды».

Отдельные разработанные положения включены в учебные пособия: «Водоотводящие системы промышленных предприятий» (2004 г.), «Выбор систем водоотведения на ЭВМ» (2005 г.).

На защиту выносятся:

• классификация ПС и источников загрязнения;

• результаты исследования по моделированию загрязнения водных объектов поверхностным стоком и оценке влияния различных факторов на расчетные концентрации загрязнений в контрольном створе;

• результаты анализа методов комплексной оценки качества природных вод и методика классификации качества воды на классы;

• репрезентативный диагностический набор показателей;

• основные результаты и методика оценки качества водотоков Самарской области на основе интегральных показателей загрязненности.

Апробация работы. Основные результаты, полученные при выполнении работы, докладывались и обсуждались на Всероссийской научно-практической конференции «Энерго- и ресурсосбережение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии» (Екатеринбург, 2001 г.), международной научно-практической конференции «Экология и безопасность жизнедеятельности» (Пенза, 2002 г.), 59, 60, 61 региональных и 62, 63 Всероссийских научно-технических конференциях «Актуальные проблемы в строительстве и архитектуре. Образование. Наука. Практика» (Самара, 2002-2006 гг.), II Всероссийской научно-практической конференции «Водохозяйственный комплекс России: состояние, проблемы, перспективы» (Пенза, 2004 г.), 6, 8-м международных научно-промышленных форумах «Великие реки '2004, '2006» (Н. Новгород, 2004, 2006 г.), IV международной научно-практической конференции «Природноре-сурсный потенциал, экология и устойчивое развитие регионов России» (Пенза, 2005 г.), VII международной научно-практической конференции «Города России: проблемы строительства, инженерного обеспечения, благоустройства и экологии» (Пенза, 2005 г.), XI Всероссийском конгрессе «Экология и здоровье населения» (Самара, 2006 г.).

Публикации. Основные результаты и положения диссертации отражены в 31 печатной работе, включая монографию, учебные пособия, статьи и тезисы докладов.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, библиографического списка литературы из 222 наименований и приложений. Работа изложена на 143 страницах машинописного текста, содержит 25 рисунков и 37 таблиц.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1 Разработана обобщенная классификация поверхностного стока и источников загрязнения водных объектов, учитывающая способ и степень организации его отведение, тип создаваемого источника загрязнения и характер поступления в водный объект.

2 Проведен анализ степени влияния различных гидродинамических и физических факторов на смешение сточных вод с водой водотоков и найдены уравнения регрессии, адекватно описывающие исследуемый процесс. Установлено, что максимальное воздействие на расчетные концентрации оказывает взаимодействие факторов £ и К\ (коэффициента выпуска и соотношения концентраций загрязнений в речной и сточной водах), весомое значение имеет и соотношение расходов (К2). Наименее значимым фактором является коэффициент извилистости реки (<р).

3 Предложено, коэффициент смешения для неорганизованного поверхностного стока, определять по формуле И.Д. Родзиллера, в которую вместо расхода сточных вод со всего расчетного участка необходимо подставить единичный расход ПС. Доказано, что предлагаемый подход позволяет увеличивать точность расчета путем деления расчетного участка на более мелкие

4 Предложены пять новых расчетных методов по определению ПДС сточных вод, в случае наличия множества выпусков - это: метод случайного деления, метод простой группировки, метод группировки, метод приоритета и метод группового приоритета.

5 Создана электронная база данных загрязненности рек Самарской области, основанная на результатах наблюдений за физико-химическим составом этих водотоков начиная с 1984 года. По базовым створам найдены максимальные, средние и минимальные значения концентраций загрязнений за рассматриваемый период. Рассчитаны дисперсии и стандартные отклонения. Определены линейные функции аппроксимации годовых концентраций загрязнений, позволяющие проследить динамику загрязненности и сделать прогноз на ближайшее время.

6 На основе анализа методов комплексной оценки качества воды водотоков установлено, что для получения наиболее детализированной картины загрязненности различных створов следует использовать показатель КИКВ или КОСЗ; для предварительной оценки лучше использовать индексы УХЗ*, КИЗ, КЗ или ОПУЗ; для оценки и сравнения изменения загрязненности на различных участках водотока нужно использовать критерий УХЗ; при сравнительной оценке качества воды в рамках одного водотока или региона, наиболее предпочтительным показателем является УЗ. При оценке качества воды с использованием обобщенного показателя, основанного на функции желательности, рекомендовано использовать функцию экстремальных минимальных значений. Установлена возможность сопоставимости отдельных комплексных показателей (индексов), для чего предложены формулы их взаимного перевода.

7 Предложена классификация качества воды, основанная на обработке исходных данных методами математической статистически и обладающая большей информативностью, по сравнению с существующими.

8 Проведен анализ состояния водотоков Самарской области с использованием интегральных показателей загрязненности. Создана иерархическая классификация 42 створов бассейна р. Волги, определены группы створов, имеющие схожий, качественный состав воды. Проведена количественная оценка и ранжирование по уровню загрязненности изучаемых створов.

9 Построена иерархическая классификации 21 физико-химического показателя, установлена степень их коррелированности. Определен репрезентативный диагностический набор показателей: жесткость, взвешенные вещества, нефтепродукты, нитриты, нитраты, фосфаты, железо, сероводород, фосфорорганические соединения, перманганатная окисляемость, БПКj, цинк. Полученный перечень показателей может использоваться для диагностики состояния водных объектов.

10 Рассмотрена величина платы за водные ресурсы с учетом их качества. Отмечено, что для расчета платы лучше использовать индексы имеющие ограниченную шкалу (например: КИКВ, УЗ).

11 Определена экономическая эффективность использования предлагаемой методики репрезентативных диагностических показателей. Ожидаемый экономический эффект составляет 798326 руб/год.

1. Ambroggi R.P. 1980. Water. Scientific American. V.243, N5, p.90-96,100-101.

2. Baumgartner A. and Reichel E. 1975. Ehe World Water Balance. R. Oldenbouri Verlag Munchen Wien, p. 180.

3. Berner E.K. 1987. The Global Water Cycle: Biochemistry and Environment, reprinted, adapted by permission of Prentico Hall / E.K. Berner, R.A. Berner. Englewood. Cliffs, New Jersey, p. 13-14.

4. De Mare L. 1977. An assessment of the world water situation by 2000 / L. De Mare. Water. Int. IWRA. V. 2, N 9.

5. Falkenmark M. 1974. How can we cope with the water resources situation by the year 2015? / M. Falkenmark, G. Lindth. Amino. V.3, N 3-4, p.114-121.

6. Holy M. 1971. Water and the Environment. Roma. FAO U.N.

7. Kulshreshtha S.N. 1992. World Water Resources and Regional Vulnerability: Impact Of future changes / S.N. Kulshreshtha // IIASA Luxembourg, Austria, 1939 p.

8. Nace R. 1967. Are we running out of water? / R. Nace. US Geological Survey Circular. N. 536. Washington D.C.

9. Postel S. 1992. Last Oasis / S. Postel. The World-watch Environmet Alert Serias, 239 p.

10. Sustaining Water. Population and the Future of Renewable Water Supplies. 1993. Population Action International, 56 p.

11. World Resources. 1992-1993, 1992. A Guide to the Global Environment. Oxford University Press, p. 385.

12. Абрамович И.А. Обоснованность нормативных требований к качеству очистки сточных вод // Водоснабжение и санитарная техника. 1996. № 1. -С.17-18.

13. Аверьянов В.Ф., Шерстюк А.Н., Воробьев О.Г. Влияние поверхностного стока предприятия фосфорных удобрений на качество природных вод // Охрана вод от загрязнения поверхностным стоком. (Сборник научных трудов). Харьков: ВНИИВО, 1983. - С. 72-80.

14. Айтсам A.M., Вельнер Х.А., Пааль JI.JI. О инженерном расчете допустимых нагрузок загрязнения водотоков // Материалы 1-го Всесоюзного симпозиума по вопросам самоочищения водоемов и смешения сточных вод. Таллин: ТПИ, 1965. - С. 87 - 108.

15. Алексеев М.И., Кривошеее Г.Г. Обобщение частных случаев расчета необходимой степени очистки сточных вод при множестве выпусков в водотоки // Городское хозяйство и экология. Водоснабжение и канализация: Известия ЖКХ, 1997. № 2. С. 53-64.

16. Алексеев М.И., Курганов А.М. Организация отведения поверхностного (дождевого и талого) стока с урбанизированных территорий: Учеб. пособие. М.: Изд-во АСВ; СПб.: СПбГАСУ. -2000. - 352 с.

17. Антонов В.И. Влияние эрозии почв на качество воды прудов // Охрана вод речных бассейнов. (Сборник научных трудов). Харьков: ВНИИВО, 1987.-С. 57-60

18. Арбузова Т.Б., Кичигин В.И., Чумаченко Н.Г. Как сделать и оформить научную работу или диссертацию. Справочное руководство.- М.: Изд-во АСВ, 1995. 271 с.

19. Архангельский А.Я. Object Pascal в Delphi. М.: ЗАО «Издательство БИНОМ», 2002.-384 с.

20. Атанов Н.А., Кичигин В.И., Бородачева И.Н. Характеристика водного хозяйства автопредприятий СВТУ. В кн.: Исследование строительных материалов, конструкций и сооружений. Тезисы докладов областной 37-й н/т конференции. Куйбышев: КуИСИ, 1980. -С.123.

21. Багаев Ю.Г. Нормирование сбросов сточных вод // Водоснабжение и санитарная техника. 1999. №3. С. 14-16.

22. Балацкий О.Ф., Мельник Л.Г., Яковлев А.Ф. Экономика и качество окружающей природной среды. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. - 189 с.

23. Безобразов Ю.Б. Формирование полей примеси в водоемах и водотоках. // Автореф. дисс. докт. техн. наук . С.-Пб.:СПбИСИ, 1993. -53 с.

24. Благуш П. Факторный анализ с обобщениями: Пер. с чешек.; Вступительная статья Б.Г. Миркина. М.: Финансы и статистика, 1989.- 248 с. (Б-чка иностранных книг для экономистов и статистов).

25. Бобровский С. Delphi 5: учебный курс. СПб.: Питер, 2002. - 640 с.

26. Бондарев С. А. Экономическое стимулирование водоохранной деятельности ресурсов // Труды ин.та ВНИИ ВОДГЕО: Экономика рационального использования водных ресурсов в промышленности -М.:ВОДГЕО, 1990, 106 с. (С. 23- 28.).

27. Водные ресурсы: рациональное использование / Е.П. Ушаков, А.А. Голуб, Ю.П. Беличенко и др.; Рук. авт. колл. Е.П. Ушаков. М.: Экономика, 1987. - 126 с.

28. Водоотведение и очистка сточных вод: Учебник для вузов / С.В.

29. Яковлев, Я.А. Карелин, Ю.М. Ласков, В.И. Калицун. М.: Стройиздат, 1996.-591 с.

30. Возрождение Волги шаг к спасению России / Под ред. И.К.

31. Комарова. М. - Н.Новгород: Экология, 1996. - 464с.

32. Возрождение Волги шаг к спасению России. / Под ред. И.К.

33. Комарова. М.: Экология, 1997. - 511 с. Кн.2.

34. Временные рекомендации по проектированию сооружений для очистки поверхностного стока с территорий промышленных предприятий и расчету условий выпуска его в водные объекты. М.: ВНИИ "ВОДГЕО", ВНИИВО, 1983. - 46 с.

35. Государственный доклад «О состоянии окружающей среды в

36. Самарской области в 2004 году». Самара, 2005 г. 212 с.

37. Государственный доклад «О состоянии окружающей среды в

38. Самарской области в 2005 году». Самара, 2006 г. 256 с.

39. Гриднева М.А. Совершенствование отведения и очистки поверхностных сточных вод урбанизированных территорий: Автореф. дис. . канд. техн. наук / СГАСУ. Самара, 2004. 20 с.

40. Гурарий В.И., Шайн А.С. Численные оценки качества воды. В кн.: Проблемы охраны вод. - Харьков, 1974, вып. 5. С. 136-140.

41. Гурарий В.И., Шайн А.С. Комплексная оценка качества воды. В кн.: Проблемы охраны вод. Харьков: ВНИИВО, вып. 6, 1975. - С. 143-151.

42. Дикаревский B.C., Курганов А.М., Нечаев А.П., Алексеев М.И. Отведение и очистка поверхностных сточных вод. Учеб. пособие для вузов. JL: Стройиздат. Ленингр. отд-ние, 1990. - 224 с.

43. Дружинин Н.И., Шишкин А.И. Математическое моделирование и прогнозирование загрязнения поверхностных вод суши. J1.: Гидрометеоиздат, 1989. - 390 с.

44. Ежегодник качества поверхностных вод по территории Самарской области за 1993 год. Приволжское УГМС., Самара, 1994 г. 103 с.

45. Еременко Е.В., Колпак В.З. К прогнозированию качества воды в водотоке принимающем поверхностный сток // Материалы IV всесоюз. симпозиума по современным проблемам самоочищения и регулированию качества воды. Таллин, 1972. - С. 35 - 40.

46. Еременко Е.В., Колпак В.З. Определение в водотоке концентрации примесей, поступающих с поверхностным стоком. В кн.: Гидравлика и гидротехника. Киев, «Техника», вып. 16, 1973. - С. 9 - 14.

47. Жуков Н.Н. Актуальные задачи и проблемы обеспечения населения России питьевой водой // Водоснабжение и санитарная техника. 2000. №4.-С. 10-13.

48. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния окружающей среды. -JL: Гидрометеоиздат, 1979. 376 с.

49. Инженерная защита поверхностных вод от промышленных стоков: Учеб. пособие / Д.А. Кривошеин, П.П. Кукин, B.JI. Лапин и др. М.: Высшая школа, 2003. - 344 с.

50. Казарян В. А., Залетова Н.И., Саркисян К.И. Очистка поверхностного стока с территории больших городов. (МГЦНТИ). М., 1987. // Проблемы больших городов. Обзорная информация. Выпуск 10.-30 с.

51. Калинин Г.П. Использование водных ресурсов Земли. Мировой водныйбаланс и водные ресурсы Земли / Г.П. Калинин, И.А. Шикломанов. -Л.: Гидрометеоиздат, 1974. С. 575-604.

52. Канализация. Изд. пятое, переработаное и дополненое / С.В. Яковлев,

53. Я.А. Карелин, А.И. Жуков, С.К. Колобанов. М.: Стройиздат, 1975. -632 с.

54. Канализация: Учебник для вузов / З.Н. Шишкин, Я.А. Карелин, С.К.

55. Колобанов, С.В. Яковлев; Под ред. проф. А.И. Жукова. Изд.2-е исправленное. М.: Гос. изд. лит-ры по строительству, 1961. - 592 с.

56. Канализация: Учебник для вузов/ С.В.Яковлев, Я.А.Карелин и др.- М.:1. Стройиздат, 1976. 632.

57. Карагодин B.JL, Молоков М.В. Отвод поверхностных вод с городской территории. М.: Стройиздат, 1974.-215 с.

58. Караушев А.В. Приближенный способ расчета распластывания облаказагрязнения в речном потоке // Материалы XXII Гидрохимического совещания. 1968. Вып.2.

59. Караушев А.В. Методы расчета разбавления сточных вод в реках //

60. Качество воды и рыбное хозяйство рек и внутренних водоемов. Лекции на международных гидрологических курсах при МГУ. 4 секция. М., 1972.-С. 51-78.

61. Караушев А.В. О некоторых аспектах проблемы смешения сточных води самоочищения водотоков // Материалы I Всесоюзного симпозиума по вопросам самоочищения водоемов и смешения сточных вод. Таллин: ТПИ, 1965.-С. 5-27.

62. Караушев А.В. Теория и методы расчета речных наносов / А.В.

63. Караушев. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. - 272 с.

64. Караушев А.В. Турбулентная диффузия и метод смешения / А.В.

65. Караушев // Труды ГГИ. Сер. IV. Вып. 30. Л.: Гидрометеоиздат, 1946.

66. Караушев А.В., Скакальский Б.Г., Шварцман А.Я., Фаустова Л.И.

67. Карелин Я.А., Кичев Д.С. Исследования поверхностных сточных вод в Волгограде // Водоснабжение и санитарная техника. 1993. № 10. С. 11-12.

68. Карпова Н.Б., Печников В.Г., Разоренов А.А. Качество поверхностных вод, поступающих с территории города в р. Москву // Водоснабжение и санитарная техника. 1999. № 8. С. 9-10.

69. Китанович Б. Планета и цивилизация в опасности // Пер. с сербскохорват., предисл. и комент. И.В. Вишняковой. М.: Мысль, 1985.-240 с.

70. Кичев Д.С. Влияние дождевых сточных вод на качество воды Нижней Волги //Водоснабжение и санитарная техника. 1994. № 2. С. 10-11.

71. Кичигин В.И. Выбор систем водоотведения в условияхнеопределенности // Инженерная защита окружающей среды: Материалы докладов Международной конференции. М.: МГУИЭ, 2000.-С. 5-16.

72. Кичигин В.И. Компьютерная методика оптимизации территориальныхсистем водоотведения // Градостроительство, современные строительные конструкции, технологии, инженерные системы: сб. науч. трудов МГТУ им. Г.И. Носова. Магнитогорск, 1999. - С. 230239.

73. Кичигин В.И. Моделирование и оптимизация территориальных системводоотведения. Автореф. дис. . доктора тех. наук. НИИ ВОДГЕО. Москва, 2001.-42 с.

74. Кичигин В.И. Моделирование процессов очистки воды: Учебноепособие. М.: Изд-во АСВ, 2003. 230 с.

75. Кичигин В.И. Основы моделирования и оптимизации территориальныхсистем водоотведения. Самара: Самарская гос. арх.-строит. академия, 2002. 339 с.

76. Кичигин В.И. Расчет систем водоотведения в условияхнеопределенности // Проблемы строительного комплекса России: Международный межвузовский сб. научн. трудов Уфимского ГНТУ -Уфа: УГНТУ. 1998. С. 53-54.

77. Кичигин В.И., Галицков С.Я. Исследования состава организованных стоков с территории автопредприятий // Технологии, материалы, конструкции в строительстве. Самара, 2001. № 4 (10). С. 82-89.

78. Кичигин В.И., Палагин Е.Д. Использование интегральных показателей загрязненности для анализа состояния водотоков (на примере Самарской области) // Водоснабжение и санитарная техника. 2005. № 7. С. 25-29.

79. Кичигин В.И., Палагин Е.Д. Комплексная оценка качества природных вод // Водоснабжение и санитарная техника. 2005. № 7. С. 11-15.

80. Кичигин В.И., Палагин Е.Д. Моделирование загрязнения водотоков поверхностным стоком. Самара: Самарск. гос. арх.-строит. ун-т, 2005. -284 с.

81. Кичигин В.И., Палагин Е.Д. Оценка качества поверхностных вод региона // Природноресурсный потенциал, экология и устойчивое развитие регионов России: сб. материалов IV Междунар. науч.-практич. конференции. Пенза: РИО ПГСХА, 2005. - С. 89-91.

82. Кичигин В.И., Палагин Е.Д. Принципы выбора систем водоотведения в условиях неопределенности // Водоотводящие системы промышленных предприятий: Учебно-справочное пособие. Самарск. гос. арх.-строит. ун-т. Самара, 2004. 504 с. (С. 30-37).

83. Кичигин В.И., Палагин Е.Д. Расчет величин ПДС сточных вод на ЭВМ // Актуальные проблемы в строительстве и архитектуре. Образование. Наука. Практика. Материалы 61-й региональной науч.-техн. конференции. Часть 2. Самара: СамГАСА, 2004. с. 134-136.

84. Кичигин В.И., Палагин Е.Д. К вопросу о классификации качества воды

85. Совершенствование систем водоснабжения и водоотведения по очистке природных и сточных вод: Межвузовский сборник научных трудов. Самара: СГАСУ, 2005. 356 с. (С. 166-168).

86. Кичигин В.И., Палагин Е.Д. Выбор систем водоотведения на ЭВМ: Учебное пособие. Самара: Самарск. гос. арх.-строит. ун-т, 2005. - 241 с.

87. Кичигин В.И., Рощина В.А. Исследование физико-химического состава стоков АО «Судоремонтный завод» // Тез. докладов 53-й областной научно-технической конференции по итогам НИР академии за 1995 год. II часть. Самара: СамАСИ, 1996. - С. 169.

88. Кичигин В.И., Степанов С.В. Состав талого стока с территории автопредприятий. // Методы обработки и использования поверхностного стока с территорий промплощадок и населённых мест (тезисы докладов). Челябинск, 1985. С. 29.

89. Кичигин В.И., Чикмарев С.Г. Методика расчета величин ПДС при выборе систем водоотведения // Исследование сетей, аппаратов и сооружений водоснабжения и канализации: Межвуз. сб. трудов. -Казань: КИСИ, 1994. С. 49-55.

90. Кичигин В.И., Шляков Б.А. К вопросу об изменении качества речнойводы при оптимизации систем водоотведения // Технологии, материалы, конструкции в строительстве. Самара, 2001. №2 (8). С. 85-91.

91. Кичигин В.И., Шляков Б.А. К вопросу об очистке поверхностных стоков // Проблемы водного хозяйства и экологии водных бассейнов / Сборник материалов Всероссийской науч.-практич. конференции. -Пенза: ПДЗ, 2000. С. 55-61.

92. Кичигин В.И., Шляков Б.А. К вопросу об учете загрязненности поверхностных стоков // В сб. областной 58-й н/т конференции «Исследования в области архитектуры.», Самара, 2001. С. 237-238.

93. Кичигин В.И., Штейнберг A.M., Магальник М.Ф. Выбор систем водоотведения на ЭВМ. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию. Куйбышев, КуАСИ, 1990. 32 с.

94. Коваленко М.С., Карабаш Г.А. Оценка влияния выноса пестицидов поверхностным стоком на качество воды водотоков // Охрана вод от загрязнения поверхностным стоком. (Сборник научных трудов). -Харьков: ВНИИВО, 1983. С. 80-92.

95. Колпак В.З. Об особенности распределения концентрации примеси в водотоке, принимающем поверхностный сток. В сб.: Проблемы охраны вод. Харьков, ВНИИВО, вып. 5,1974. - С. 173 - 184.

96. Корнякова JI.H., Кулешов В.З., Япеев К.Г. Очистка поверхностного стока медеэлектролитного комбината // Методы обработки и использования поверхностного стока с территорий промплощадок и населенных мест. (Тезисы докладов). Челябинск, 1985. - С. 25-27.

97. Кривошеее Г.Г. Многопараметрическая оптимизация в системах очистки городских сточных вод // Автореф. дисс. докт. техн. наук . -СПб.: СПбГАСУ, 1998.-35 с.

98. Курганов A.M. Таблицы параметров предельной интенсивности дождя для определения расходов в системах водоотведения: Справ, пособие. -М.: Стройиздат, 1984. 111 с.

99. Курганов A.M., Федоров Н.Ф. Гидравлические расчеты систем водоснабжения и водоотведения. Справочник. Под общ. ред. Курганова A.M. Ленинград: Стройиздат, Ленинградское отделение, 1986. - 440 с.

100. Лапшев Н.Н. Расчеты выпусков сточных вод. М.: Стройиздат, 1977.88 с.

101. Лапшев Н.Н., Безобразов Ю.Б. Методы прогноза качества вод:

102. Учебн.пособие. Л.: ЛИСИ, 1991. - 57 с.

103. Лбов Г.С. Методы обработки разнотипных экспериментальных данных. Новосибирск: Наука, 1981. - 160 с.

104. Лозанский В.Р. Современное состояние поверхностных водоисточников и прогноз изменения качества воды в них // Технология очистки питьевой воды и санитарно-гигиенические требования к ее качеству. Материалы семинара. М.: 1974. С. 13-19.

105. Лосев К.С. Вода. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. - 272 с.

106. Львович М.И. Защита вод от загрязнения. Л.: Гидрометеоиздат, 1977.-168 с.

107. Львович М.И. Вода и жизнь: (Водные ресурсы, их преобразование иохрана) М.: Мысль, 1986. - 254 с.

108. Львович М.И. Мировые водные ресурсы и их будущее. М.: Мысль,1974.-263 с.

109. М.А. Молоков, Г.Г. Шигорин. Дождевая и общесплавная канализация / МКХ РСФСР. М., 1954. 330 с.

110. Мандель И.Д. Кластерный анализ. М.: Финансы и статистика. 1988. -176 с.

111. Марголина С.М., Рохлин Г.М. О количественной оценке степени загрязнения водоемов токсическими веществами. В кн.: Управление природной средой. М.: Изд-во «Наука», 1979. - С. 152-162.

112. Методика расчета предельно-допустимых сбросов (ПДС) веществ в водные объекты со сточными водами. Харьков: ВНИИВО Госкомприроды СССР, 1989. - 113 с.

113. Методика расчета предельно-допустимых сбросов (ПДС) веществ в водные объекты со сточными водами. Харьков: ВНИИВО Госкомприроды СССР, 1989. - 113 с.

114. Методические и нормативные материалы по государственному экологическому контролю в сфере охраны водных ресурсов: Справочное пособие. Н. Новгород: Госкомэкологии, 2000. - 311 с.

115. Методические указания по применению правил охраны поверхностныхвод от загрязнения сточными водами. Москва-Харьков: ВНИИВО, 1982.-81 с.

116. Мировой водный баланс и водные ресурсы Земли. Л.:

117. Гидрометеоиздат, 1974. 638 с.

118. Михеев Н.Н., Найденко В.В. и др. Федеральная целевая программа

119. Михеев Н.Н., Порядин А.Ф., Соер Г., Кунахович А.И. Водные ресурсы и пути решения проблемы водоснабжения в России // Водоснабжение и санитарная техника. 2000. № 4. С. 5-9.

120. Михеев Н.Н., Порядин А.Ф., Соер Г., Кунахович А.И. Водные ресурсы и пути решения проблемы водоснабжения в России // Водоснабжение и санитарная техника. 2000. № 4. С. 5-9.

121. Мишуков Б.Г., Козьмина И.М., Иваненко И.И., Бондарева О.Е., Гусева В.А. Очистка поверхностного стока // Водоснабжение и санитарная техника. 1995. № 9. С. 3-4.

122. Молоков М.В., Шифрин В.Н. Очистка поверхностного стока с территорий городов и промышленных площадок. М.: Стройиздат, 1977.-104 с.

123. Найденко В.В., Кулакова А.П., Шеренков И.А. Оптимизация процессов очистки природных и сточных вод. Под общ. ред. В.В. Найденко. М.: Стройиздат, 1984. 151 с. - (Охрана окружающей природной среды.)

124. Нечаев А.П. Нормирование условий отведения сточных вод в поверхностные водные объекты // Водоснабжение и санитарная техника. 1999. № 1. С. 2-6.

125. Озиранский С.Л. Система стоймостных оценок водных ресурсов в условиях хозрасчета. // Труды ин.та ВНИИ ВОДГЕО: Экономика рационального использования водных ресурсов в промышленности -М.:ВОДГЕО, 1990, 106 с. (С. 35 - 52.).

126. Отставнова Н.К., Бурмистрова Л.Я., Тарнопольская М.Г. Контроль за сбросом поверхностных вод в Москве // Водоснабжение и санитарная техника. 1993. № 10. С. 9-10.

127. Очистка производственных сточных вод: Учебное пособие для студентов вузов / С.В. Яковлев, Я.А. Карелин, Ю.М. Ласков, Ю.В. Воронов. М.: Стройиздат, 1979 320 с.

128. Пааль Л.Л. Инженерные методы расчета формирования качества водыводотоков. Таллин, 1976. Т. 1. - 44 с.

129. Пааль Л.Л. Инженерные методы расчета формирования качества водыводотоков. Таллин, 1976. Т.2. - 108 с.

130. Пааль Л.Л. Расчет разбавления сточных вод в реках // Качество воды ирыбное хозяйство рек и внутренних водоемов: Лекции на международных гидрологических курсах при МГУ. 4 секция. М., 1972.-С. 35-50.

131. Пааль JIЛ. Физические аспекты самоочищения водоемов:

132. Обобщающий доклад) // Материалы VI Всесоюзного симпозиума по современным проблемам самоочищения водоемов и регулирования качества воды. I секция "Физические аспекты формирования качества воды". Таллин: ТЛИ, 1979. - С. 3-9.

133. Пааль Л.Л., Кару Я.Я., Мельдер Х.А., Репин Б.Н. Справочник по очистке природных и сточных вод. М., Высшая школа, 1994. 336 с.

134. Пичахчи И.Д., Тарасенко В.Е., Хайлович Ю.А. К вопросу о характеристике поверхностного стока, отводимого с застроенных территорий // Проблемы охраны вод. (Сборник научных трудов). -Харьков: ВНИИВО, вып. 1,1972. С. 79-82.

135. Пиявский С.А. Математическое моделирование развития научнотехнических способностей: Автореф. дис. . д-ра техн. наук. Самара: СГАУ им. Академика С.П. Королева, 2001. - 30 с.

136. Пиявский С.А. Численные методы принятия решений в компьютерныхтехнологиях технического творчества в строительстве: Учебн. пособие. М.: АСВ, 1994. 190 с.

137. Порядин А.Ф. Экологические аспекты водопользования // Водоснабжение и санитарная техника. 2001. № 3. С. 2-4.

138. Постановление правительства РФ № 1504 от 19.12.1996г. «О порядке разработки и утверждения нормативов предельно допустимых вредных воздействий на водные объекты».

139. Практические рекомендации по расчету разбавления сточных вод в реках, озерах и водохранилищах. Л.: Изд. ГГИ, 1973.

140. Прикладная статистика: Классификация и снижение размерности: Справ, изд. / С.А. Айвазян, В.М. Бухштабер, И.С. Енюхов, Л.Д. Мешалкин; Под ред. С.А. Айвазяна. М.: Финансы и статистика, 1989. - 607 с.

141. Проектирование сооружений для очистки сточных вод / ВНИИ ВОДГЕО. М.: Стройиздат, 1990. - 192 с. - (Справочное пособие к СНиП).

142. Пузаченко Ю.Г. Математические методы в экологических и географических исследованиях: Учеб. пособие для студ. вузов. М.: Издательский центр «Академия», 2004. - 416 с.

143. Редька И.И. Поверхностный сток с территории животноводческих комплексов // Охрана вод от загрязнения поверхностным стоком. (Сборник научных трудов). Харьков: ВНИИВО, 1983. - С. 69-72.

144. Рекомендации по применению обобщенного показателя для оценки уровня загрязненности природных вод коэффициента загрязненности (КЗ). Харьков: ВНИИВО, 1982. - 82 с.

145. Рекомендации по расчету систем сбора, отведения и очисткиповерхностного стока с селитебных территорий, площадок предприятий и определению условий выпуска его в водные объекты. М.: ФГУП «НИИ ВОДГЕО», 2006 г. 56 с.

146. Родзиллер, И. Д. Определение кратности разбавления сточных водречной водой // Гигиена и санитария. 1959. № 11. С.

147. Родзиллер, И.Д. К вопросу о расчете смешения сточных вод в реках /

148. И.Д. Родзиллер. -М.: Изд-во ВНИИ ВОДГЕО, 1954. 31 с.

149. Родзиллер И.Д. Прогноз качества воды водоемов приемников сточных вод. - М.: Стройиздат, 1984. - 263 е., ил. - (Охрана окружающей природной среды).

150. Рокшевская А.В., Заславская Т.Я., Бацула Л.И. Исследование осветления поверхностного стока с застроенных территорий // Охрана вод от загрязнения поверхностным стоком. (Сборник научных трудов). Харьков: ВНИИВО, 1983. - С. 26-37.

151. Рузанова А.И., Чепурнова Э.А. К методике расчета обобщенного параметра оптимизации для оценки качества морской воды // Биологические науки. 1981. № 2. С. 102-106.

152. Саркисян Х.Ф. Очистка поверхностного стока с территории городов // Методы обработки и использования поверхностного стока с территорий промплощадок и населённых мест (тезисы докладов). -Челябинск, 1985.-С. 9-10.

153. Саутин С.Н. Планирование эксперимента в химии и химической технологии. Л., «Химия», 1975. 48 с.

154. Системы канализации с водоемами, регулирующими поверхностный сток. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию / В.Н. Мартенсен, В.И. Кичигин -Куйбышев: КуИСИ, 1981. 33 с.

155. Смирнов О.В., Падалко С.А., Пиявский С.А., Смирнов О.В. САПР: формирование и функционирование проектных модулей. М.: Машиностроение, 1987. - 272 с.

156. СН 496-77. Временная инструкция по проектированию сооружений для очистки поверхностных сточных вод. М., Стройиздат , 1978. 40 с.

157. Справочник проектировщика: Канализация населенных мест и промышленных предприятий / под ред. В.И. Самохина. М.: Стройиздат, 1981. - 638 с.

158. Стефенсон Д. Гидрология и дренаж ливневых вод. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. - 261с.

159. Стрелков А.К., Кичигин В.И., Солодовников A.M., Неклюдов А.Г.

160. Стрелков А.К., Шувалов М.В., Быкова П.Г., Осипова Т.В., Гриднева М.А. Поверхностный сток г. Самары и технологическая схема его очистки // Вестник МАНЭБ. № 8 (44). Санкт-Петербург -Самара, 2001.

161. Сулла М.Б., Шлапакова Э.И. Исследование поверхностного стока химических предприятий // Методы обработки и использования поверхностного стока с территорий промплощадок и населенных мест. (Тезисы докладов). Челябинск, 1985. - С. 44.

162. Сууркаск В.А. О влиянии ширины потока на поперечную диффузию вещества загрязнения в стационарном потоке // Материалы III Всесоюзного симпозиума по вопросам самоочищения водоемов и смешения сточных вод. Таллин, 1969.

163. Тютков О.В. Оптимизация планирования водного хозяйства промышленных районов. М.: Изд-во «Наука», 1985. 125 с.

164. Фролов В.А. Определение степени смешения сточных вод с водой водотока (реки) // Производственные сточные воды. Вып. II. М.: Медгиз, 1950.- С. 134-141.

165. Хват В.М. Анализ антропогенного воздействия на формирование поверхностного стока городов // В сб. научных трудов «Моделирование и контроль качества вод» Харьков: ВНИИВО, 1988. -С. 80-88.

166. Хват В.М., Рокшевская А.В. Очистка поверхностного стока с территории промышленных предприятий // Охрана вод от загрязнения поверхностным стоком. (Сборник научных трудов). Харьков: ВНИИВО, 1983.-С. 12-26.

167. Цветкова Л.И., Алексеев М.И., Мишуков Б.Г. Нормативы качества поверхностных и сточных вод // Водоснабжение и санитарная техника. 1995. №4.-С. 24-25.

168. Черкинский С.Н. Санитарные условия спуска сточных вод в водоемы. Изд. 5-е, перераб. и доп. М., Стройиздат, 1977. 224 с. (Защита окружающей среды).

169. Швецов В.Н., Верещагина Л.М. Очистка поверхностного стока с территории городов и промышленных предприятий // Водоснабжение и санитарная техника. 2005. № 6. С. 8-12.

170. Шикломанов И.А., Маркова ОЛ. Проблемы водообеспеченности и переброски воды в мире. Л.: Гидрометеоиздат, 1987. - 293 с.

171. Шишкин З.Н., Карелин Я.А., Колобанов С.Н., Яковлев С.В. Канализация. Изд. 2-е исправленное. Под ред. проф. Жукова А.И. М.: 1960.-592 с.

172. Юрченко П.Х., Клименко С.В. Охрана р. Урала от загрязнения поверхностным стоком с сельхозугодий // Охрана вод от загрязнения поверхностным стоком. (Сборник научных трудов). Харьков: ВНИИВО, 1983.-С. 45-48.

173. Яковлев С.В., Нечаев А.П., Мясникова Е.В., Шевченко М.А. Водоохранные аспекты бассейна р. Волги // Водоснабжение и санитарная техника. 1994. № 11. С. 2-3.